Mätförstärkare, en halv Watt

[Spisblinkaren]

Halleluja, jag lyckades

Med RoPa's tips lyckades jag bygga om min mätförstärkare och fick till slut rätt schysst prestanda.

Den svingar mer än någonsin samtidigt som DC ut är mycket nära Vcc/2.

Bara för att förtydliga:

Uout(6V, CL, NL): 2,4Vpp (6-3-2,4=0,6V!)
Uout(9V, CL, NL): 6Vpp (9-3-6=0!)

där CL= Closed Loop och NL=No Load

Uout(6V, CL, 4 Ohm): 1,2Vpp men 1,6Vpp fyrkant (6-3-1,2=1,8V)
Uout(9V, CL, 4 Ohm): 3,3Vpp men 4Vpp fyrkant (9V-3-3,3=2,7V)

Vid 9V är det alltså 3,3/1,2V högre ström ut men detta är inte lika med 2,7/1,8V så nåt annat än resistans hos utgångssteget föreligger.

Jag tror ändå att den största anledningen till detta tapp är att utgångstrissorna aldrig leder ordentligt.

Kanske en Schottky i serie med LED skulle ge bättre resultat?

Nu stryps fyra Vbe till knappt 2V (Grön LED).

4 gånger Vbe brukar man räkna som 4 gånger 0,7=2,8V och detta är också vad jag experimentellt ser.

Men 2,8-2=0,8V så det finns mer än ett Vbe kvar att ta bort.

Apropå det, nollgenomgångsdistorsionen i denna variant är fullständigt obefintlig

MVH/Roger

[Spisblinkaren]

Lite finputs

Ändringar:
1) Fasen ovan blev fel (T6 är utgångstrissa)
2) Referensmotståndet R8 permanentas (dess plats nödvändig map förstärkning).
3) Återkopplingsmotståndet Rf införes (gör att godtycklig förstärkning kan sättas).

Så, färdig

MVH/Roger
PS
CC får man själv välja. Med 330pF (Unity Gain) får jag den stabil vid 6V men inte riktigt vid 9V så runt 330pF bör CC vara.

[superx]

Kul!
Det kanske skulle vara ett uppslag för en EF-träff. Alla deltagare tar med sig en sorts transistor, en sorts vin och en sorts musik, för att gemensamt bygga en diskret operationsförstärkare under kvällen.

[Spisblinkaren]

[opampen]

Kul!
Det kanske skulle vara ett uppslag för en EF-träff. Alla deltagare tar med sig en sorts transistor, en sorts vin och en sorts musik, för att gemensamt bygga en diskret operationsförstärkare under kvällen.

Det skulle faktiskt vara roligt! Synd att vi bor så långt ifrån varandra här på forumet. Men det kanske går att ordna. Då tar jag med mig några starköl, en skiva med gruppen ELO, borde väl passa in i sammanhanget, samt några transistorer, typ BC546, 2N1711 och BD139/BD140.

[superx]

Jag håller med. Skulle vara kul på riktigt!

[RoPa]

Se där!!!
När du nu har lärt dig så mycket kan du ta nästa steg i utvecklingen...

Om du vill det så byter du ut dina darlingtons till komplementära feedbak par (google CFP) i slutsteget och i VAS steget borde du kunna gå ner till vanliga PNP/NPN, i VAS steget behövs huvudsakligen spänningsförstärkning och inte ström (darlington ger högre Beta/Hfe).

Alltså byter BDX33/34 mot en kombo av NPN/PNP. Då kommer du kunna få ett sving som kommer närmare batterispänningen.
Tänk bara på att ett sådant utgångssteg kräver mindre biasering från D1 så byt den till två vanliga dioder (eller en ställbar "diod" kopling), så du inte bränner slutsteget med det samma.

Men där du är nu är väl i mål för att ha byggt sin egen förstärkare

[Spisblinkaren]

Tack Ropa!

Detta var mycket roligt att läsa!

Läste på om Sziklai-par som CFP tydligen heter på engelska Wikipedia.

Mycket intressant för jag vinner en Vbe samtidigt som Beta sägs vara densamma (dvs produkten).

Rätt betydelsefullt dels om man ska leverera mycket ström dels om man, som jag, vill köra vid låg spänning.

Problemet jag har med min nuvarande krets är annars mest:
Svinget sjunker märkbart vid belastning vilket det inte borde göra då jag just nu har typ 10mA genom LED (och via två strömgeneratorer, kan man väl se det som? Där den övre liksom mest är DC-biaserad som strömgenerator men är också optimerad för hög förstärkning ty Rc är den nedre strömgeneratorns extremt höga utgångsimpedans) vilket är en hel magnitud mer än vad BDX-paret behöver. Jag fattar heller inte riktigt vad som händer med LED och BDX-basströmmarna speciellt om "strömgeneratorerna" diffar.

Jag tror att LED stryper transistorerna för mycket så att inte ens, en rätt rejäl ändå, motkoppling hjälper dvs att trissorna inte kommer upp i deras normala transkonduktans, vad tror du?

Det här är egentligen det enda problemet jag har nu för obelastat räcker prestandan (>0,5W@6V).

Vet inte riktigt hur jag ska gå vidare.

Jag vet att jag kan ta bort tre komponenter dvs R11-13.

R11&R13 går bort för att dämpningen nu ändå är så liten (10%).

R12 går bort för att där skickar jag ju inte in nåt längre (relik).

Jag vill nog ändå ha kvar mina Darlington för jag gillar BDX33/34, det har jag alltid gjort (de är dessutom av typen TO220 dvs de tål 2W utan kylfläns, det gör inte TO128 typ BD139/140).

T3-4 är noga valda för att passa Röd LED med mycket liten rest över emittermotståndet (~1,6-1,4=0,2V) och denna lilla rest gör att jag pp tappar max 0,4V vilket får anses okej pga stabilitetskrav.

Om jag envisas med BDX får jag således ett tapp på c.a 4Vbe+2*0,2V=4*0,7+2*0,2=3,2Vpp (=>maxsving vid 6V: 2,8Vpp).

Jag vet dock inte om jag kan räkna dom övre 0,2V som ett tapp men dom nedre är det definitivt (kan nog kappa bort dom övre om inte annat även om kondingen blir stor).

Det käcka med Darlington som T3-T4 är att dels tappar man inget mer (så det behöver man inte bry sig om) dels blir basströmmen löjligt låg (Beta~30000) och eftersom jag f.n ska driva 10mA så skulle en t.ex BC546B formellt behöva typ 10mA/200=50uA vilket är <<Ic i diffsteget.

Så visst, BC546B/556B räcker MEN det funkar inte med röd LED längre (jag har precis lärt mig älska LEDs som zenerdioder ) dvs om BC-trissan skulle nyttjas så får jag nästan antingen använda två dioder (Ure=1,4-0,7=0,7) vilket är mer än tre gånger så mycket eller Si+Ge (0,7+0,3-0,7=0,3) eller Si+Schottky (0,7+0,4-0,7=0,4).

Jag tycker inte det blir lika bra!

MVH/Roger
PS
Som T4 skulle man kunna ha en typ BC556B men då tycker jag mig behöva en nivåskiftning (som nu utgörs av R11&R13 och som med nuvarande Darlington tom kan tas bort). Fast jag är mycket osäker på hur noga det är med denna DC-matchning och vad motkopplingen egentligen är kapabel till.

[Spisblinkaren]

Nu har jag nog tänkt för mycket

R5 skulle egentligen behöva trimmas (så att R9 och R10 blir lika dvs samma tapp).

Strömgeneratorn T7 gör så att jag får både hög CMRR och hög VSRR.

När det gäller VSRR så förstår man det enkelt genom att se på vad som annars hände över R6 & R7 dvs att deras spänningsfall blev beroende av biaseringen av ingångarna dvs potentialen över det gemensammma emittermotståndet (R5).

Iom mina strömgeneratorer och speciellt fixeringen av spänningsfallet över de båda kollektormotstånden i diffsteget så kommer denna Effekt-OP nu tåla en massa spänning.

Såvitt jag kan förstå är nu enda begränsningen BC516/517's ganska låga 30V (BC546: 65V, BDX: 100V).

Men eftersom Darlington-spänningen i princip delas på mitten så verkar det som om min Effekt-OP kan tåla så mycket som +/-30V och det är ju en liten förbättring jämfört med dom värsting-OP jag sett på +/-22V.

Är dock inte nöjd med denna lilla förbättring så om det blir ett kort av det här så kommer jag nog bygga Darlington mha BC546/556 istället.

Men det slår mig att diffsteget (om man nyttjar full CM-range typ ner till 0,2V från negativ rail) kommer att ha hela matningen över sig så +/-30 stannar det nog på ändå.

Lite tråkigt, jag som troode jag kommit på nåt

Samtidigt är detta tänk kring en universiell spänningstålig effekt-op ganska intressant.

Jag har t.ex problem med att hitta effekt-OP som klarar att leverera +/-26V (och då gärna, men inte nödvändigtvis, vid 5A).

Detta för jag vill bygga mig en curve-tracer för transistorer och då speciellt effekt-transistorer.

MVH/Roger
PS
Kommer nu förresten på att dynamiskt kommer drivtrissorna (T3&T4, =VAS?) ha rail-to-rail matningen över sig så de måste helt enkelt byggas diskret så att de i alla fall tål 60V.

[Spisblinkaren]

Min Effekt-OP

Jag inbillar mig alltså att anledningen till stort tapp vid last har att göra med att BDX aldrig tillåts leda ordentligt.

Jag har således infört en Schottky-diod i serie med LED för att komma lite närmare ledning (teoretiskt 2,3V isf 1,9V när 4Vbe~2,8V) även om ledning statiskt aldrig önskas ty strömrusningsrisk.

Jag har också rensat lite mer bland onödiga komponenter såsom R12.

Vcc-Vss borde nu kunna vara minst 60V.

Det här kan jag inte alls men jag försöker:
Sinus: Ue=A/SQRT(2).
Halvvåg: Ue=A/(2*SQRT(2))
Så om Io=1A=Ie så är strömmen genom säg övre BDX=0,5A dvs en faktor 2 mindre än ut.

Observera att jag nu tänker högt...

Men vad blir förlusteffekten dvs vad är spänningen vid Io/2 (eller mindre) ut?

Det måste bero på lasten.

Om du får Io/2 vid 4 Ohm och säg att Io=1A då är spänningen ut 4V (dvs 4W).

Om vi säger att lasten aldrig är mindre än 4 Ohm, då är spänningsskillnaden kollektor-emitter max Vcc-4V (om uteffekten <4W)

I detta fallet blir då förlusteffekten per utgångstrissa kanske (Vcc-4)*0,5A.

Om vi sen sätter Vcc till 30V blir effektförlusten 13W.

Men observera att detta är ett extremfall.

MVH/Roger
PS
Om min uträkning är i det närmaste riktig fås 2W effektförlust vid Vcc=8V (om utströmmen skulle lyckas bli 1A).

Detta är fel det för jag måste lägga på närmare 2 Volt på Vcc för att kompensera för förlusterna. Dock blir då Vce ännu högre men man kan nog säga Vcc=10V för 1A ut. Och då blir det ändå (10-4)*0,5=3W förlusteffekt, kanske

Verkar dock lite som om Vcc=9V och 4 Ohm's last funkar bra.

[RoPa]

Som sagt, svårt att hinna med att kommentera men två ledtrådar vill jag ge.

1)
D1 + D4 påverkar inte hur hårt T1/T2 kan drivas och därmed inte heller svinget ut. Strömmen i dessa har inte med den saken att göra.
Att du märker tapp i svinget ut beror på att Vce och Vbe beror på strömmen och vid låg utström får du låg Vbe/Vce
Eftersom du har darlington i VAS och i slutsteg så räknat från V+ tappar du ett 4 x Vbe vilket är allt mellan 4 x 0,6 och 4 x 0,9
Alltså 2,4 till 3,6 så vid last kommer max min sving att minska med ca +/1 en volt mot "obelastad".
Den obelastade svinget är inte det du ska utgå från utan det belastade. Med CFP kommer du ner till 2xVbe + 2xVce vilket blir 2x0,9 + 2x0,2 = 2,2 mot 3,6. Där har du tillbaka ditt sving.

2)
Spänningen över D1 + D4 styr förspänningen av slutsteget och är en väldigt viktig del om man vill ha bra prestanda.
Då du saknar Re motstånd på T1/T2 är det stor risk för "thermal run away" (googla) i ditt steg så det är bra att du har för låg förspänning, att T1/T2 stryps i nolgenomgången och att det hanteras av återkopplingen, om T1/T2 skulle leda samtidigt i nollgenomgången så... ja du förstår.
Så öka inte på spänningen över D1 + D4 till över 4xVbe för BDX'erna.
Vanligtvis så skapar man förspänningen med en spänningsgenerator (transistorkoppling) som ska vara i termisk kontakr med slutstegets transistorer.

Den andra kommentaren här var för att du nu börjar fundera på at göra detta till ett effektsteg och inte längre en mätförstärkare.

Lycka till!

PS/ T7 var en bra förbättring /DS

[Spisblinkaren]

Det är så trevligt att läsa dina kommentarer och råd, tack!

Så mer ström genom D1 ger alltså ingen förbättring av svinget.

Ej heller att addera D4 för att komma närmare ledning och därmed högre transkonduktans (min teori).

Problemet är Vbe/Vce som ökar vid ökande ström dvs gör så att det ser bra ut olastat men sämre lastat.

Jag vill att min mätförstärkare ska vara ren Klass B så jag kommer inte införa nån Vbe-multiplier.

Om jag förstått dig rätt räcker tydligen D1 för ändamålet (samtidigt som jag noterar noll övergångsgångsdistorsion vid test, vilket ju faktiskt är det vesäntliga).

På din tacksamma inrådan går jag nu över till CFP.

Jag gör det dock mest för jag har faktiskt inte nått mitt mål för uteffekten är inte >0,5W ens vid 9V.

Biaseringen blir dock liknande men denna gången kommer D1 vara 1N4148 och D4 BAT86 (~1V jämfört med 1,4V=2Vbe).

D1 ovan ger nära 2V och 4*0,7=2,8V vilket ger en "thermal run-away"-marginal (TRAM) på 0,8V.

I CFP-fallet blir dock TRAM 0,4V vilket kanske är lite tajt?

MVH/Roger

[Spisblinkaren]

Min "Effekt-OP" ser nu ut såhär

Jag har mha RoPa's tacksamma tips infört CFP och kommer samtidigt på (mha Wiki):

Beta(tot)=Beta(BD911)*Beta(BC546B)~50*200=10000 (gissar jag, vilket är en hel magnitud bättre än mina kära BDX ).

Jag kommer lägga till lite kringkomponenter så den blir testbar samtidigt är avsikten att den ska bli en "produkt"

MVH/Roger

[lillahuset]

Jag är imponerad av din envishet.

[Spisblinkaren]

Tack

Den här kretsen skulle jag önska någon orkade simulera åt mig för min labbplatta är helt enkelt för liten

Jag har byggt en Mätförstärkare/Effekt-OP Kombo.

Man kan alltså välja om man vill köra AF genom den för att driva högtalare måttligt högt för mätändamål eller så kan man använda den som ren Effekt-OP

MVH/Roger